具有去除闪烁功能的LED控制器及LED去除闪烁电路与相关方法

摘要

本发明提出一种具有去除闪烁功能的LED控制器及LED去除闪烁电路与相关方法。具有去除闪烁功能的LED控制器包含：工作比计算电路，接收一脉宽调变(PWM)讯号，并产生工作输入讯号，以代表PWM讯号的工作比；LED去除闪烁电路，接收工作输入讯号，并产生工作输出讯号以过滤工作输入讯号的噪声；以及调光电路，接收工作输出讯号，产生调光讯号，以控制LED电路；其中，当工作输入讯号的变动不大于磁滞临界值时，工作输出讯号保持前一工作输出讯号不变；当工作输入讯号的变动大于磁滞临界值时，工作输出讯号跟随当时的工作输入讯号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有去除闪烁功能的发光二极管(LED)控制器，特 别是指一种利用磁滞效应以去除闪烁的LED控制器。本发明也有关于 一种LED去除闪烁电路，与LED电路去除闪烁的方法。

背景技术

图1显示现有技术的电路，LED控制器1控制LED电路4。LED 的亮度可根据脉宽调变(PWM)讯号2的工作比(duty ratio)来调整，工作 比越高，LED就越亮。在图1电路中，工作比的计算是在工作比计算 电路110中利用频率较高的时脉讯号CLK 3来数算PWM讯号2的脉 波宽度与周期，从而计算出工作比(以n位的数字讯号表示)，由调光电 路11根据该n位工作比数位讯号来产生调光讯号以调整LED电路4 的亮度。然而，如图2所示，实际上的PWM讯号2在导通与关闭的过 程中有歪曲(skew)的现象，而且，时脉讯号CLK 3也有剧跳(jitter)的情 形。这种PWM讯号2的歪曲现象与时脉讯号CLK 3的剧跳情形，会 导致工作比的计算结果有误差。例如，原本维持相同的PWM讯号2 可能因此计算出不同的工作比，并因为此计算的误差而使调光讯号不 稳定，进而造成LED电路4的闪烁。

有鉴于此，本发明即针对上述先前技术的不足，提出一种具有去 除闪烁功能的LED控制器及LED去除闪烁电路与相关方法。

发明内容

本发明目的的一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有 去除闪烁功能的LED控制器。

本发明的另一目的在于，提供一种LED去除闪烁电路。

本发明的再一目的在于，提供一种LED去除闪烁方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种具有去除 闪烁功能的LED控制器，包含：工作比计算电路，接收一脉宽调变(PWM) 讯号并计算其工作比，以产生一工作输入讯号，代表该PWM讯号的工 作比；LED去除闪烁电路，接收该工作输入讯号，并产生一工作输出 讯号以过滤该工作输入讯号的噪声；以及调光电路，接收该工作输出 讯号，并根据该工作输出讯号，产生一调光讯号，以控制LED电路； 其中，当工作输入讯号的变动不大于一磁滞临界值时，该工作输出讯 号保持不变；当工作输入讯号的变动大于该磁滞临界值时，该工作输 出讯号跟随当时的工作输入讯号后，保持不变，直到下一个工作输入 讯号的变动大于该磁滞临界值。

在其中一种实施型态中，具有去除闪烁功能的LED控制器还包含 一磁滞临界值设定电路，以动态设定磁滞临界值。该磁滞临界值设定 电路中可包含一磁滞决定电路，根据PWM讯号的周期或根据工作输入 讯号而决定磁滞临界值。

就另一个观点言，本发明提供了一种LED去除闪烁电路，其接收 一工作输入讯号，并产生一工作输出讯号以过滤该工作输入讯号的噪 声，该LED去除闪烁电路包含：判断电路，接收该工作输入讯号并判 断其变动是否大于一磁滞临界值，如是则产生一判断讯号；以及输出 产生电路，受控于该判断讯号，以选择输出该工作输入讯号、或保持 该工作输出讯号不变，其中，当工作输入讯号的变动不大于该磁滞临 界值时，该工作输出讯号保持前一工作输出讯号不变，当工作输入讯 号的变动大于该磁滞临界值时，该工作输出讯号跟随当时的工作输入 讯号后，保持不变，直到下一个工作输入讯号的变动大于该磁滞临界 值。

在以上所述LED去除闪烁电路中，该输出产生电路可包括选择电 路，受控于判断讯号而选择：

(一)工作输入讯号或

(二)(a)该工作输出讯号或(b)与该工作输出讯号相等值的讯号， 其中“该工作输出讯号相等值的讯号”可通过以一栓锁电路储存工作 输入讯号而得。

该输出产生电路亦可包括一栓锁电路，受控于判断讯号而储存该 工作输入讯号，该栓锁电路的输出作为该工作输出讯号。

该输出产生电路亦可包括一上下计数电路，根据上述(一)(二) 讯号的比较结果而进行上下计数，该上下计数电路的输出作为该工作 输出讯号。

在以上所述LED去除闪烁电路中，该判断电路可包括：差值绝对 值电路，接收上述(一)(二)讯号，并根据(一)(二)两者差值 而产生一差值绝对值讯号；以及磁滞临界值比较电路，其比较该差值 绝对值讯号与该磁滞临界值，并根据比较结果产生该判断讯号。

上述差值绝对值电路可包括：数值比较电路，比较上述(一)(二) 讯号；减法电路，其第一端接收被减数，第二端接收减数，其输出产 生前述差值绝对值讯号；以及选择电路，根据该数值比较电路的比较 结果，决定将上述(一)(二)讯号中，何者输入减法电路第一端作 为被减数，何者输入减法电路第二端作为减数。

就又另一个观点言，本发明提供了一种LED去除闪烁方法，包含： 接收一PWM讯号并计算其工作比，以产生一工作输入讯号，代表该 PWM讯号的工作比；接收该工作输入讯号，并产生一工作输出讯号以 过滤该工作输入讯号的噪声；以及接收该工作输出讯号，并根据该工 作输出讯号，产生一调光讯号，以控制LED电路；其中，当工作输入 讯号的变动不大于一磁滞临界值时，该工作输出讯号保持不变；当工 作输入讯号的变动大于该磁滞临界值时，该工作输出讯号跟随当时的 工作输入讯号后，保持不变，直到下一个工作输入讯号的变动大于该 磁滞临界值。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1标出现有技术的LED控制器电路架构；

图2标出图1的讯号波形中，PWM讯号在导通与关闭的过程中歪 曲(skew)、时脉讯号CLK剧跳(jitter)的情形；

图3显示本发明具有去除闪烁功能的LED控制器的一个实施例；

图4显示LED去除闪烁电路120的主要结构；

图5显示LED去除闪烁电路120的一个实施例；

图6显示LED去除闪烁电路120的另一个实施例；

图7标出栓锁电路121的一个实施例；

图8显示LED去除闪烁电路120的另一实施例；

图9说明判断电路122的硬件实施例；

图10显示滞临界值比较电路125的一个实施例；

图11显示差值绝对值电路124的硬件实施例；

图12显示差值绝对值电路124的更具体的实施例；

图13显示输出产生电路123的另一实施例；

图14、15所示，可通过磁滞临界值设定电路130来动态调整磁滞 临界值HYS；

图16显示磁滞临界值设定电路130的一个实施例；

图17-19显示磁滞决定电路的数个实施例。

图中符号说明

1，10  LED控制器

2      PWM讯号

3，3a  时脉讯号CLK

4      LED电路

11     调光电路

110    工作比计算电路

120    LED去除闪烁电路

121    栓锁电路

122    判断电路

123    输出产生电路

1231   选择电路

1232   栓锁电路

1233   上下计数器

124    差值绝对值电路

1241   比较器

1242   选择电路

1243   减法电路

1244   第一选择器

1245   第二选择器

1246   反相器

1248   加法器

125    磁滞临界值比较电路

130    磁滞临界值设定电路

131    周期计算电路

132    磁滞决定电路

1321   查表电路

1322   译码电路

1323   只读电路

DIF    差值绝对值讯号

DT0    讯号

Duty-IN   工作输入讯号

Duty-OUT  工作输出讯号

PRD       周期讯号

HYS       磁滞临界值

具体实施方式

本发明的主要技术思想是利用磁滞判断，以去除LED电路的闪烁 问题。

请参阅图3，显示本发明具有去除闪烁功能的LED控制器的一个 实施例。如图所示，PWM讯号2输入LED控制器10中的工作比计算 电路110，工作比计算电路110以如图2所示的时脉讯号CLK 3(可为 内部产生或外部输入)来计算PWM讯号2的工作比，并将该工作比以 n位数字形式来表示，亦即工作输入讯号Duty-IN。例如，假设PWM 讯号2的工作时间为t，周期为T，则

工作输入讯号Duty-IN＝(t/T)×2ⁿ

该工作输入讯号Duty-IN输入至LED去除闪烁电路120。LED去 除闪烁电路120根据工作输入讯号Duty-IN，输出工作输出讯号 Duty-OUT，其中工作输出讯号Duty-OUT亦为n位数字形式，且工作 输入讯号Duty-IN与工作输出讯号Duty-OUT间具有磁滞关系，由LED 去除闪烁电路120控制，其中，当工作输入讯号Duty-IN的变动不大于 一设定的磁滞临界值HYS(图3未示出，将于后文详述)时，该工作 输出讯号Duty-OUT保持不变；当工作输入讯号Duty-IN的变动大于磁 滞临界值HYS时，工作输出讯号Duty-OUT跟随当时的工作输入讯号 Duty-IN后，保持不变，直到下一个工作输入讯号的变动大于磁滞临界 值HYS。举例而言，假设磁滞临界值HYS设定为1，则可能发生如下 的讯号变化：

  时间   Duty-IN   基准值   变动   Duty-OUT   T0   196   196   n/a   196   T1   197   196   1   196   T2   198   196   2   198   T3   197   198   1   198   T4   199   198   1   198   T5   200   198   2   200   T6   205   200   5   205

亦即，仅在工作输入讯号Duty-IN的变动大于磁滞临界值HYS时， 工作输出讯号Duty-OUT才跟随当时的工作输入讯号Duty-IN(见时间 T2，T5，T6)。

LED控制电路10中的调光电路11，接收LED去除闪烁电路120 所产生的工作输出讯号Duty-OUT，并根据其产生数字或模拟形式的调 光讯号，以调整LED电路4的亮度。如调光讯号为数字形式时，可控 制LED电路4的平均导通时间；如调光讯号为模拟形式时，可控制通 过LED电路4的电流，两种方式皆可用以调整LED电路4的亮度。

图4显示LED去除闪烁电路120的主要结构，其中包含判断电路 122与输出产生电路123。判断电路122接收工作输入讯号Duty-IN并 判断其变动是否大于磁滞临界值HYS，如是则产生一判断讯号。输出 产生电路123受控于该判断讯号，而选择输出该工作输入讯号Duty-IN、 或保持该工作输出讯号Duty-OUT不变。磁滞临界值HYS可以是一个 预设的固定值，或是一个可动态调整的数值。有关判断电路122的细 节、和磁滞临界值HYS如何动态调整，容后详述。

图5显示LED去除闪烁电路120的一种实施例，图4的输出产生 电路123在本实施例中以选择电路1231体现，其第一输入端接收工作 输入讯号Duty-IN，第二输入端接收工作输出讯号Duty-OUT，且选择 电路1231受控于判断讯号而选择其输出。判断电路122接收工作输入 讯号Duty-IN与工作输出讯号Duty-OUT，根据工作输入讯号Duty-IN 与工作输出讯号Duty-OUT的差值，与磁滞临界值HYS相比较，以决 定是否输出判断讯号。

图5实施例中，将工作输出讯号Duty-OUT输入判断电路122和 选择电路1231的目的，是以前一时间点的工作输出讯号Duty-OUT作 为计算变动的基准值，但此基准值并不限于必须为前一时间点的工作 输出讯号Duty-OUT。请参阅图6，亦可将工作输入讯号Duty-IN存入 一栓锁电路121中，而以该栓锁电路121的输出DT0作为基准值，输 入判断电路122和选择电路1231。栓锁电路121仅在受判断讯号使能 下才将工作输入讯号Duty-IN存入其内，换言之讯号DT0即相当于前 一时间点的工作输出讯号Duty-OUT。

图6实施例中的栓锁电路121例如可为但不限于为D型正反器 (D-type flip-flop)，如图7所示，工作输入讯号Duty-IN输入此D型正 反器的输入接脚，判断讯号则输入时脉接脚，而D型正反器的输出讯 号为讯号DT0。当时脉接脚受判断讯号驱动时，D型正反器将工作输 入讯号Duty-IN存入其内。

图8显示LED去除闪烁电路120的另一实施例，图4的输出产生 电路123在本实施例中以栓锁电路1232体现，该栓锁电路1232例如 可为但不限于为D型正反器，其在判断讯号使能下，储存工作输入讯 号Duty-IN，栓锁电路1232的输出则作为该工作输出讯号Duty-OUT。 栓锁电路1232虽然与栓锁电路121的结构和连接方式相似，但作用不 同，栓锁电路121是用以储存工作输入讯号Duty-IN作为基准值，栓锁 电路1232则是用以控制选择输出讯号为目前的工作输入讯号Duty-IN， 或保持为原本的工作输出讯号Duty-OUT。

判断电路122可以使用处理器搭配软件来达成，亦可用硬件来达 成。图9说明判断电路122的硬件实施例，本实施例中判断电路122 包含差值绝对值电路124与磁滞临界值比较电路125，差值绝对值电路 124接收：

(一)工作输入讯号Duty-IN，与

(二)(a)工作输出讯号Duty-OUT或(b)与该工作输出讯号 Duty-OUT相等值的讯号DT0，

并根据(一)(二)两者差值而产生一差值绝对值讯号DIF；磁 滞临界值比较电路125比较该差值绝对值讯号DIF与该磁滞临界值 HYS，并根据比较结果产生该判断讯号。其中，磁滞临界值比较电路 125例如可为但不限于为图10的比较器125(比较器125可为磁滞比 较器或一般比较器)。

图11显示差值绝对值电路124的硬件实施例，本实施例中差值绝 对值电路124包含比较器1241(比较器1241可为磁滞比较器或一般比 较器)、选择电路1242和减法电路1243，其中比较器1241比较上述 (一)(二)两讯号；选择电路1242根据比较器1241的比较结果， 而决定以(一)(二)两讯号中何者输入减法电路1243的正端，另一 者输入减法电路1243的负端；减法电路1243的输出即为所述差值绝 对值讯号DIF。

图12显示差值绝对值电路124的更具体的实施例。如图12所示， 选择电路1242中包含第一选择器1244、第二选择器1245，当工作输 入讯号Duty-IN大于工作输出讯号Duty-OUT时，比较器1241的输出 使第一选择器1244选择工作输入讯号Duty-IN而第二选择器1245选择 工作输出讯号Duty-OUT作为输出讯号，当工作输入讯号Duty-IN小于 工作输出讯号Duty-OUT时则相反。减法电路1243包含反相器1246 与加法器1248，第二选择器1245的输出讯号经过反相器1246后由加 法器1248与第一选择器1244的输出讯号相加，就会产生工作输入讯 号Duty-IN与工作输出讯号Duty-OUT的差值绝对值讯号DIF。

图13显示输出产生电路123的另一实施例，图4的输出产生电路 123在本实施例中以上下计数器1233体现，该上下计数器1233在判断 讯号使能下，根据比较器1241的输出进行上下计数，其输出作为工作 输出讯号Duty-OUT。在本实施例的安排方式下，当工作输入讯号 Duty-IN剧烈变化时，工作输出讯号Duty-OUT将会逐步变化而不会立 即反应，如此可使LED电路4的亮度不致变化过于剧烈，其讯号变化 举例可能如下：

  时间   Duty-IN   基准值   变动   Duty-OUT   T0   196   196   n/a   196   T1   205   196   9   197   T2   205   197   8   198   T3   205   198   7   199   T4   205   199   6   200   T5   205   200   5   201   T6   205   201   4   202   T7   205   202   3   203   T8   205   203   2   204   T9   205   204   1   204

其中，上下计数器1233可接受与整体电路相同或不同的时脉讯号， 如上下计数器1233接受与整体电路不同的时脉讯号，则上表中每一时 间单位下工作输出讯号Duty-OUT的变化量可以不为1。

根据本发明，磁滞临界值HYS可以是一个预设的固定值，或是一 个可动态调整的数值。后者情况下，磁滞临界值HYS例如可由使用者 从LED控制器10的外部以人为方式设定，或是如图14、15所示，可 通过磁滞临界值设定电路130借助侦测PWM讯号2的周期、或根据工 作输入讯号Duty-IN来决定。详言之，需动态调整磁滞临界值HYS的 原因可能如下：当PWM讯号2的周期较长时，其歪曲(skew)现象与时 脉讯号CLK 3的剧跳(jitter)情形对于闪烁的影响较低，当PWM讯号2 的周期较短时则影响较高，故可侦测PWM讯号2的周期来对应决定磁 滞临界值HYS，在较短周期时调高磁滞临界值HYS；或是，人眼在某 些亮度范围的感受能力较低，故可根据工作输入讯号Duty-IN的所在范 围来对应决定磁滞临界值HYS，例如在人眼较敏感的区域调高磁滞临 界值HYS。

图16显示磁滞临界值设定电路130的一个实施例，其中包含周期 计算电路131和磁滞决定电路132。周期计算电路131接收PWM讯号 2，并经由内部产生或外部提供的时脉讯号CLK 3a来计算PWM讯号2 的周期，产生周期讯号PRD，其中该时脉讯号CLK 3a可以为相同或不 同于时脉讯号CLK 3的讯号。磁滞决定电路132接收周期讯号PRD， 并根据周期讯号PRD而对应决定磁滞临界值HYS。例如，假设PWM 讯号2的工作时间为t，周期为T，

工作输入讯号Duty-IN＝(t/T)×2ⁿ，

而以时脉讯号CLK 3a计算时，周期T的时脉数目为M，则例如 可设定为

当M＞2ⁿ⁺¹，HYS＝1

当2ⁿ＜M≤2ⁿ⁺¹，HYS＝2

当2^n-1＜M≤2ⁿ，HYS＝4

等等。

如磁滞临界值设定电路130根据工作输入讯号Duty-IN来决定磁 滞临界值HYS，则磁滞临界值设定电路130中可不需要周期计算电路 131而仅需要磁滞决定电路132。

磁滞决定电路例如可为图17-19所示的查表电路1321、译码电路 1322、或只读电路1323。在查表电路1321与译码电路1322中，可预 设输入与输出讯号间的对应关系。在只读电路1323中，可将周期讯号 PRD或工作输入讯号Duty-IN(或其最具意义的一部分位)作为地址， 来取出对应的磁滞临界值HYS。当然，磁滞决定电路还可为其它任何 电路。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本 领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范 围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。 例如，以升缘和高位准来表示的讯号意义，可替换为以降缘和低位准 来表示，仅需对应变更某些电路元件的设计；计数器的升降计数可以 做相反安排；磁滞临界值可以不只安排一个，亦可以数个；在所示各 实施例电路中，可插入不影响讯号主要意义的元件，如其它开关等； 各比较器的输入端正负可以互换，仅需对应修正电路的讯号处理方式 即可。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的 范围应涵盖上述及其它所有等效变化。